- •Оглавление
- •Раздел 1. Теория турбинных ступеней.
- •Цель, задачи, предмет изучения и основное содержание дисциплины «стд. Судовые турбомашины», ее роль и место в системе подготовки специалиста в соответствии с требованиями гос впо и кт
- •Назначение паровой турбины( турбомашины) и ее особенности как теплового двигателя. Принцип действия пт
- •Классификация паровых турбин судовых энергетических установок
- •А). Основные уравнения парового потока в турбине
- •1. Геометрические характеристики турбинной ступени
- •2. Понятие об элементарной плоской турбинной ступени. Геометрические характеристики турбинной решетки.
- •3. Преобразование энергии пара в активной и реактивной турбинных ступенях
- •1. Определение скорости выхода пара из каналов направляющего аппарата и рабочей решетки.
- •1.1. Определение скорости выхода пара из каналов рабочей решетки
- •1.3. Понятие о степени реакции
- •2.1 Влияние косого среза на работу решетки
- •2.2. Расход пара через решетку. Определение высоты лопаток
- •1. Физическая сущность потерь кинетической энергии пара
- •2. Аэродинамические характеристики решеток и их определение
- •Б). Влияние числа Маха на потери энергии
- •3. Влияние конструктивных факторов на потери энергии
- •1. Силовое воздействие потока пара на рабочие лопатки
- •2. Работа на окружности турбинной ступени
- •3. Общее выражение для кпд на окружности турбинной ступени
- •1. Определение и состав внутренних потерь
- •2. Общая характеристика потерь на протечки через зазоры
- •3.Потери на протечки через зазоры в реактивной и активной турбинных ступенях
- •1. Внутренние потери энергии в активной турбинной ступени
- •2. Потери энергии от влажности пара и неучтенные потери
- •3. Внутренняя работа и внутренний кпд турбинной ступени
- •1. Применение радиальных турбинных ступеней в турбомашинах
- •2. Кинематика рабочей среды в радиальных турбинных ступенях
- •Очевидно, что
- •3. Силовое воздействие потока рабочей среды в радиальных турбинных ступенях
- •1. Методы и задачи теплового расчета, исходные данные
- •Давление пара за турбинной ступенью р1.
- •Адиабатный перепад на турбинную ступень:
- •Располагаемый теплоперепад на турбинную ступень
- •Б). Определение формы межлопаточных каналов направляющих решеток
- •3. Оценка основных геометрических размеров ступени
- •1. Расчет направляющего аппарата
- •В). Расчет потерь энергии в направляющей решетке
- •Д). Построение входного треугольника скоростей
- •Особенности расчета рабочих лопаток
- •Б). Определение угла выхода пара из рабочей решетки
- •Д). Расчет потерь энергии в рабочей решетке
- •Расчет внутреннего кпд и внутренней мощности турбинной ступени
- •1. Принцип действия и устройство колес со ступенями скорости
- •2. Треугольники скоростей колеса с двумя ступенями скорости
- •3. Процесс в диаграмме h-s для колеса с двумя ступенями скорости
- •1. Работа и кпд на окружности двухвенечного колеса скорости
- •2. Область применения колес со ступенями скорости
- •1. Принципиальное устройство многоступенчатых паровых турбин
- •2. Процесс в диаграмме h-s для многоступенчатой паровой турбины
- •3. Понятие о возвращенном тепле. Связь между кпд многоступенчатой паровой турбины и кпд ее ступеней
- •1. Понятие об использовании выходной энергии мспт
- •2. Коэффициент использования выходной энергии
- •3. Процесс в диаграмме h-s при использовании выходной энергии
- •1. Эффективный кпд гтза и валопровода
- •2. Удельный и секундный расходы пара
- •3. Характеристика многоступенчатой паровой турбины
- •1. Определение осевого усилия, действующего на ротор многоступенчатой паровой турбины
- •2. Принцип действия думмиса и определение диаметра разгрузочного поршня
- •3. Осевые усилия, действующие на ротор многоступенчатой паровой турбины при работе на задний ход
1. Расчет направляющего аппарата
Для выполнения теплового расчета направляющего аппарата необходимо знать параметры пара на входе в решетку и выходе из нее, которые заданы в качестве исходных данных, а также определены в ходе построения теоретического процесса расширения пара в турбинной ступени (рис.66):
в точке – давление торможения ;
в точке Аdt – давление пара Рd; – температура пара tdt, – удельный объем Vdt и – степень сухости пара Хd, если точка находится ниже линии насыщения диаграммы h-s.
Также необходимо использовать значения теплоперепадов:
адиабатный теплоперепад на направляющею решетку
had = (1 – ρ) · ha (3.2.1)
располагаемый адиабатный теплоперепад на направляющею решетку
(3.2.2)
а). Определение формы межлопаточных каналов направляющего аппарата
Расчет направляющего аппарата начинается с решения вопроса о форме межлопаточных каналов. С этой целью вычисляется отношение давлений , которое сравнивается сmкр и mпр, где mкр= 0.546 для перегретого пара и mкр= 0.577 для насыщенного пара. В зависимости от этого сравнения каналы могут иметь следующую форму:
Сходящиеся каналы без учета влияния на работу решетки косого среза, если ≥mkp. Угол выхода пара из направляющего аппарата в этом случае будет равен α10= α1.
Сходящиеся каналы с учетом влияния на работу решетки косого среза, если mkp>≥mпр, где mпр – предельное отношение давлений, определяемое допустимым углом отклонения потока к косом срезе.
Данные о расширительной способности косого среза, характеризуемой предельным отношением давлений mпр, для сходящихся каналов, работающих на перегретом (к=1,3) и насыщенном (к=1,135) паре, приведены на рис 22.
Расходящиеся каналы, если <mпр, в этом случае необходимо либо изменить исходные данные, увеличив давление за решеткой Рd, либо пользуясь рекомендациями [2] рассчитывать расходящееся каналы.
б). Выбор типа профиля для направляющего аппарата
Для направляющего аппарата независимо от типа турбинной ступени (ρ=0, ρ=0.5 и 0<ρ<0.5) применяются профили реактивного типа. Основанием для выбора типа профилей для проектируемой направляющей решетки является заданный выходной угол потока пара α1. При этом, если отношение давлений в решетке mkp>≥mпр, необходимо учесть отклонение потока в косом срезе.
Для этого по графикам на рис.20 и 21определяется угол отклонения пара в косом срезе ∆α.
В этом случае, выбор типа профиля производится по угол α10 (без учета отклонения потока пара в косом срезе) определенному по формуле
α10= α1-∆α (3.2.3)
Выбор типа профиля производится в соответствии с рекомендациями, приведенными в [2], где указаны диапазоны входных и выходных углов, при которых каждый профиль работает наилучшим образом. Так, профильС-1 наилучшим образом работает при относительном шаге =0.8, при этом за счет изменения углов установки в диапазоне βb=35 - 450 могут быть обеспечены выходные углы α10 (β20) =10 - 180.
После выбора типа профиля определяются условия, при которых выбранный профиль работает наиболее эффективно.
Критерием эффективности работы профиля на данном этапе расчета являются минимальные профильные потери кинетической энергии, определяемые коэффициентом профильных потерь ζ0, в зависимости от относительного шага и угла установки βb .
Для профиля С-1 минимальное значение ζ0 = 0.018 достигается (рис.67) при относительном шаге=0.8 и угле установкиβb=450.
Долее необходимо обеспечить возможность размещения целого числа сопел или направляющих лопаток по всей длине окружности диаметром D или по ее дуге Ld, если степень впуска ε<1.
Это производится в такой последовательности.
Вычисляет хорда профиля
(3.2.4)
Определяется шаг направляющей решетки
(3.2.5)
Рассчитывается число профилей в решетке
(3.2.6)
Полученное значение Z округляется до целого значения, и уточняются значения шага
(3.2.7)
и относительного шага
(3.2.8)
После этого уточняются значение угла установки βв, используя зависимость α10 (β20) = ƒ(,βв) для выбранного типа профиля (рис.68) и значение коэффициента профильных потерь ςо (рис.67).